把算力中心搬上天

左圖 2025年5月，太空計(jì)算衛(wèi)星星座成功發(fā)射升空。 汪江波攝（新華社發(fā)）

右圖 位于青島市嶗山區(qū)的全球首創(chuàng)算力中心高壓交直流預(yù)制艙供電站（算電島）。 張進(jìn)剛攝 （中經(jīng)視覺(jué)）

近期，北京成立太空智算研究院、太空算力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，天津組建太空數(shù)智基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)合攻關(guān)體，上海啟動(dòng)太空算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴計(jì)劃……一些地區(qū)正在加快對(duì)太空算力的前瞻布局。為什么要把算力部署到天上？發(fā)展太空算力還有哪些難點(diǎn)需要攻關(guān)？如何有序推進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展？

從地面走向太空

當(dāng)前，我國(guó)算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)良好態(tài)勢(shì)，但算力資源整體利用率仍處結(jié)構(gòu)性分化狀態(tài)。據(jù)業(yè)內(nèi)估算，算力資源整體利用率不足70%，部分新建智算中心利用率甚至低于30%。地面算力都用不完，為啥還要布局太空算力？

什么是太空算力？“太空算力是指將計(jì)算、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)智能處理能力部署到太空環(huán)境中，依托衛(wèi)星、低軌星座、空間站或?qū)Ｓ锰掌脚_(tái)提供的計(jì)算能力。”賽迪顧問(wèn)電子信息產(chǎn)業(yè)研究中心副總經(jīng)理袁鈺表示，可以通俗理解為“把算力中心搬上天”，太空算力具有全域覆蓋、數(shù)據(jù)在軌高效處理、網(wǎng)絡(luò)抗毀性較強(qiáng)、綠色可持續(xù)等顯著優(yōu)勢(shì)。

為何非要把算力送上太空？“太空算力要解決的并非算力總量不足的問(wèn)題，而是算力資源如何更優(yōu)配置、在何處部署更為高效的問(wèn)題。其核心價(jià)值在于讓算力貼近數(shù)據(jù)源頭。”中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員韓銀和告訴記者，當(dāng)前，太空每天產(chǎn)生海量遙感數(shù)據(jù)，絕大部分需回傳地面處理，這帶來(lái)兩方面突出矛盾。一方面，受星地傳輸窗口和鏈路能力限制，數(shù)據(jù)從采集到處理完成往往需要數(shù)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間，難以滿足災(zāi)害監(jiān)測(cè)、應(yīng)急響應(yīng)等場(chǎng)景對(duì)分鐘級(jí)乃至秒級(jí)實(shí)時(shí)性的要求。另一方面，海量原始數(shù)據(jù)全部下傳，對(duì)寶貴的星地鏈路資源造成巨大壓力，且傳輸成本高昂。若能在軌完成智能處理、特征提取與初步?jīng)Q策，僅下傳高價(jià)值信息，將大幅提升系統(tǒng)整體效率和時(shí)效性。“部分地面智算中心利用率偏低，更多源于建設(shè)與應(yīng)用脫節(jié)、跨域調(diào)度機(jī)制不暢等問(wèn)題。太空算力則遵循‘需求牽引’的建設(shè)邏輯，直接面向太空中地面算力無(wú)法有效覆蓋的特定應(yīng)用場(chǎng)景，屬于產(chǎn)業(yè)升級(jí)的自然延伸，而非對(duì)地面算力的簡(jiǎn)單重復(fù)建設(shè)。”韓銀和說(shuō)。

國(guó)研新經(jīng)濟(jì)研究院創(chuàng)始院長(zhǎng)朱克力表示，太空算力并非替代地面機(jī)房，而是作為補(bǔ)充，專門承接廣域監(jiān)測(cè)、應(yīng)急調(diào)度、跨境全域感知等特殊剛需場(chǎng)景，打通從數(shù)據(jù)采集、在軌計(jì)算到指令下發(fā)的完整閉環(huán)，形成地面通用算力與太空特種算力互補(bǔ)協(xié)同的完整算力供給體系，為新質(zhì)生產(chǎn)力拓展全新發(fā)展空間。

打造差異化賽道

太空算力是繼通信、導(dǎo)航、遙感后的新一代天基信息服務(wù)能力，各國(guó)均加速開(kāi)展星座組網(wǎng)與在軌計(jì)算驗(yàn)證。近期，SpaceX正式登陸美股資本市場(chǎng)，以750億美元募資成為全球迄今最大IPO（首次公開(kāi)募股），而太空算力正是SpaceX向資本市場(chǎng)講述的核心增長(zhǎng)敘事。我國(guó)多地集中出臺(tái)專項(xiàng)機(jī)制、組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)合體布局太空算力，背后則兼具戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)多層考量。

6月以來(lái)，北京市首個(gè)太空算力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心宣告成立，該中心采用“公司+聯(lián)盟”協(xié)同發(fā)展模式，搭建集技術(shù)研發(fā)、中試驗(yàn)證、在軌測(cè)試、成果轉(zhuǎn)化于一體的全鏈條產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺(tái)；北京太空智算研究院在北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)注冊(cè)成立，將圍繞星載算力芯片、星間激光通信、太空能源與散熱、天地一體化網(wǎng)絡(luò)及空間安全標(biāo)準(zhǔn)等方向開(kāi)展關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)。

5月29日，國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心聯(lián)合航天神舟科技公司、飛騰、曙光、中電科藍(lán)天、航天518所、特種化學(xué)電源全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等京津冀核心單位，組建太空數(shù)智基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)合攻關(guān)體，聚焦構(gòu)建天地一體算力基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)全鏈條協(xié)同創(chuàng)新，力爭(zhēng)在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)性突破。此前，上海太空算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴計(jì)劃已正式啟動(dòng)成立，復(fù)旦大學(xué)為理事長(zhǎng)單位，首批共16家成員單位共同參與。

從區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度看，朱克力分析認(rèn)為，北京依托航天科研國(guó)家隊(duì)和頂尖算力研發(fā)資源，主攻底層技術(shù)與大型太空數(shù)據(jù)中心；天津依托先進(jìn)制造配套能力，打造硬件聯(lián)合攻關(guān)載體；上海依托商業(yè)航天生態(tài)，搭建產(chǎn)業(yè)協(xié)同伙伴計(jì)劃。各地立足自身稟賦，打造差異化賽道，培育覆蓋芯片、衛(wèi)星制造、星間通信、行業(yè)應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈，形成區(qū)別于傳統(tǒng)電子信息產(chǎn)業(yè)的新增長(zhǎng)極。

從國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)維度來(lái)看，袁鈺表示，一是競(jìng)爭(zhēng)有限稀缺的軌道資源，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)則是“先占先得”，低軌頻譜資源一旦被占用，后來(lái)者必須協(xié)調(diào)或等待；二是搶先布局救災(zāi)應(yīng)急、海洋經(jīng)濟(jì)、能源勘探等太空算力核心場(chǎng)景，搶占巨大市場(chǎng)空間；三是新型算力基礎(chǔ)設(shè)施不可依賴他國(guó)，占據(jù)太空算力節(jié)點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)本國(guó)算力經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)健與安全發(fā)展。

韓銀和認(rèn)為，從全球格局看，我國(guó)在太空計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)驗(yàn)證和單點(diǎn)突破起步較早，積累了寶貴的在軌經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)則憑借其商業(yè)航天體系的整體優(yōu)勢(shì)，在系統(tǒng)級(jí)工程化部署和規(guī)模化商業(yè)運(yùn)營(yíng)方面處于領(lǐng)先地位。“我們已通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了單星和多星協(xié)同的技術(shù)可行性，而美國(guó)企業(yè)已著手建設(shè)大規(guī)模算力星座。如果我國(guó)不能盡快依托重大工程，將早期的技術(shù)驗(yàn)證優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為批量化、規(guī)模化的部署能力，就可能在未來(lái)的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中面臨落后的風(fēng)險(xiǎn)。”韓銀和說(shuō)。

需多方協(xié)同攻關(guān)

太空算力是未來(lái)空天信息體系不可或缺的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施。未來(lái)太空經(jīng)濟(jì)將形成以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵生產(chǎn)要素、以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)承載、以計(jì)算為核心增值服務(wù)的綜合形態(tài)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，我國(guó)的核心競(jìng)爭(zhēng)力在于起步早、技術(shù)驗(yàn)證扎實(shí)且關(guān)鍵環(huán)節(jié)自主可控，但在規(guī)模化部署能力方面仍存在短板，與領(lǐng)先國(guó)家的差距正從單項(xiàng)技術(shù)的比拼，延伸至整個(gè)工程化與產(chǎn)業(yè)化體系的競(jìng)爭(zhēng)。

韓銀和認(rèn)為，太空算力面臨的是系統(tǒng)性技術(shù)挑戰(zhàn)，需多方向協(xié)同攻關(guān)。太空能源、太空芯片、太空容錯(cuò)、太空操作系統(tǒng)、太空散熱等核心技術(shù)方向尤為關(guān)鍵。以太空芯片為例，應(yīng)發(fā)展基于RISC-V指令集架構(gòu)的自主可控、高性能、耐輻照計(jì)算芯片及配套套片，突破面向太空強(qiáng)輻射、寬溫變環(huán)境的專用核設(shè)計(jì)、抗輻照加固、低功耗架構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)展太空算力并非孤立的技術(shù)探索，而是一項(xiàng)具有顯著產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)效應(yīng)的系統(tǒng)工程，能夠牽引多個(gè)前沿領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)協(xié)同突破。“為滿足太空計(jì)算對(duì)能源與散熱的高要求，將直接推動(dòng)高效太空光伏、先進(jìn)熱管理等相關(guān)技術(shù)的突破；為支撐星上數(shù)據(jù)處理與信息回傳，又需同步提升星間、星地通信與操作系統(tǒng)的能力水平。要研制出能在強(qiáng)輻射、寬溫變等惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的‘太空計(jì)算機(jī)’，就需要發(fā)展耐輻照、高可靠的先進(jìn)電子器件與存儲(chǔ)產(chǎn)品，建立自主的芯片設(shè)計(jì)工具鏈和制造能力。因此，布局太空算力是在為高精尖產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造一個(gè)明確而富有挑戰(zhàn)性的重大應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)需求牽引，帶動(dòng)整條產(chǎn)業(yè)鏈向高端化演進(jìn)。”韓銀和說(shuō)。

在袁鈺看來(lái)，真空環(huán)境下的“熱堆積”、太空輻射的干擾與破壞、大功率處理器的持續(xù)供電、高昂的發(fā)射成本與在軌維護(hù)成本，是目前面臨的主要挑戰(zhàn)。他認(rèn)為，推動(dòng)太空算力產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，須從天地一體的算力供給頂層設(shè)計(jì)、太空算力處理器與能源接口統(tǒng)一等關(guān)鍵技術(shù)突破、重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域場(chǎng)景化示范應(yīng)用等三方面發(fā)力，構(gòu)建系統(tǒng)完備、科學(xué)規(guī)范、運(yùn)行有效的發(fā)展體系。

“應(yīng)堅(jiān)持太空算力與地面算力協(xié)同發(fā)展定位，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的算力供給格局，穩(wěn)步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)從技術(shù)試驗(yàn)走向規(guī)模化可持續(xù)商用。”朱克力建議，堅(jiān)持頂層統(tǒng)籌、錯(cuò)位發(fā)展、技術(shù)攻堅(jiān)、規(guī)范治理協(xié)同發(fā)力，避免一哄而上、無(wú)序內(nèi)卷，構(gòu)建天地一體化良性產(chǎn)業(yè)生態(tài)，推動(dòng)太空算力產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步健康發(fā)展。

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